Estructuras metálicas

Estimados, en este oportunidad les republicamos un artículo del Blog Structuralia, encontrado en: https://blog.structuralia.com/principales-retos-en-la-ingenieria-civil-del-siglo-xxi, que como siempre, esperamos les sea de interés.

A lo largo de toda la historia, la ingeniería y los avances que han ido ligados a ella han hecho posible el desarrollo de la humanidad, permitiendo con el paso de los años una notable mejora de la calidad de vida de las personas.

En este sentido, la ingeniería civil en particular ha tenido un papel fundamental en la capacidad del ser humano para adaptarse a su entorno gracias a la construcción de infraestructuras que han facilitado el transporte de materiales y personas, la comunicación, la captación de recursos naturales o la propia residencia y convivencia.

Y es que la ingeniería civil es una de las ramas de conocimiento que más campos de actuación tiene dentro de todas las competencias que engloban a la ingeniería. En el artículo sobre las subdisciplinas y funciones de un ingeniero civil de nuestro blog, puedes ver las principales especializaciones que la componen, profundizando en las principales infraestructuras que llevan a cabo cada una.

Sin embargo, la ingeniería civil ha sufrido grandes transformaciones hasta convertirse en lo que conocemos actualmente. En un principio no existía el término como tal, y no es hasta el siglo XVIII cuando se empieza a utilizar para diferenciar su uso civil de la ingeniería militar.

Durante este periodo son muchas las grandes infraestructuras que se han construido, como las pirámides egipcias, consideradas las primeras obras de gran envergadura que llevó a cabo el ser humano, o los avances de la civilización romana, que fue capaz de desarrollar calzadas, puentes, puertos, presas, alcantarillados u obras de ingeniería civil que llegan tan bien conservadas al Siglo XXI como el Acueducto de Segovia. 

Más cercano en el tiempo y más lejos de nuestras fronteras encontramos una de las joyas de la ingeniería civil lo encontramos en Alaska la vía ferrea white pass Yukon.

No obstante el recorrido no ha sido fácil hasta llegar al nivel de conocimientos que tenemos en la actualidad puesto que desgraciadamente en varias ocasiones a lo largo de la historia esta sabiduría ha venido precedida de fallos en infraestructuras con pérdidas de vidas humanas.

Uno de los ejemplos más conocidos es el caso del puente Tacoma Narrows, construido en 1940 con una longitud de 1.810 metros y una longitud del vano de 853 metros. Unos meses más tarde de su inauguración, el puente colapsó debido a los efectos dinámicos del viento que no se tuvieron en cuenta. 

Esta catástrofe permitió mejorar los conocimientos en el comportamiento de este tipo de puentes, y actualmente los diseños consideran la variable del viento en relación con la longitud entre apoyos, de manera que se tiene en cuenta el efecto destructivo de la resonancia.

Por último es necesario hablar de la importancia que tiene el sector de la construcción en la economía de un país. Normalmente es usado como indicador del bienestar económico de una región, debido a que un incremento en la inversión en infraestructuras está ligado a una mayor capacidad económica del Estado.

Asimismo, tiene una gran capacidad de generación de empleo puesto que por cada trabajador del sector de la construcción se generan alrededor de seis puestos de trabajo en otros sectores de la economía.

A continuación, tras este breve repaso general, vamos a centrarnos en los principales retos a los que se enfrenta la ingeniería civil en los próximos años:

El mantenimiento de infraestructuras: una tarea pendiente

El término vida útil hace referencia al periodo de tiempo en el cual una infraestructura es capaz de soportar, con garantías, las solicitaciones externas (físicas o químicas) con las que ha sido diseñado. Pasado ese tiempo, debido principalmente al deterioro de los materiales que la componen, es posible que no se comporte de forma óptima y se produzcan fallos estructurales graves.

Sin embargo, es frecuente que aparezcan deterioros mucho antes de alcanzar la vida útil de la obra, por lo que es necesario la realización de inspecciones y labores de mantenimiento para prever posibles fallos que pongan en peligro el buen funcionamiento de la infraestructura.

Actualmente, en los países más desarrollados, no existe tanta necesidad de construir nuevas infraestructuras como de mantener en buen estado las que ya están construidas para que cumplan correctamente la función para la que fueron diseñadas.

Al respecto, en el año 2018 vimos dos ejemplos de fallos en estructuras que provocaron numerosos heridos y la pérdida de vidas humanas: la pasarela del paseo marítimo de Vigo y el derrumbe del puente Morandi en Génova.

Si bien es cierto que para que ocurran este tipo de accidentes es necesario que se den varios factores atípicos, los expertos coinciden en que un mejor mantenimiento podría haber ayudado a que no ocurriese.

Otro ejemplo del déficit en la conservación de infraestructuras que existe en la actualidad es el estado actual de las carreteras españolas. Tal y como explicamos en el post: Mantenimiento de carreteras: tipos de firmes y sus deterioros (1ª Parte), la Asociación Española de Carreteras (AEC) expone en su informe que 1 de cada 13 kilómetros de la red del país presenta problemas en más del 50% de su superficie.

Este mal estado influye considerablemente en la calidad del transporte pudiendo generar averías a los vehículos que circulan por ellas y, sobre todo, provocar accidentes de tráfico que conlleven fallecimientos. 

En relación con todo lo explicado anteriormente, desde el Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos aconsejan a las administraciones destinar al mantenimiento de las grandes infraestructuras el 5% del total de la inversión en obra pública como es el caso de la inversión en el AVE en España.

Por lo tanto, uno de los grandes desafíos a los que se enfrentan las administraciones es el encontrar un equilibrio entre la inversión para nuevas infraestructuras y el gasto destinado para mantener en condiciones óptimas las ya construidas.

Hacia una construcción industrializada

El sector de la construcción no ha sufrido cambios profundos a lo largo de la historia. Se ha ido añadiendo nueva maquinaria o se han incorporado nuevas técnicas de ejecución en función de los conocimientos y tecnologías que iban apareciendo, pero la hoja de ruta de un proyecto constructivo se ha mantenido. Sin duda el sector de la construcción no ha  sido capaz de avanzar al mismo ritmo que otros sectores en cuanto a la productividad y modernización se refiere. 

Por ejemplo, la eficiencia y velocidad que se alcanza hoy en día en una cadena de montaje es muy superior a cuándo se tenía que montar a mano, una a una, todas las piezas que componen el elemento final. 

Debido a ello el sector de la construcción se encuentra a la cola de la productividad, por la poca inversión que se destina a la innovación en comparación con otros sectores, y también por las peculiaridades que presenta, como el hecho de que en cada proyecto las características y condiciones constructivas son distintas.

En busca de resolver este problema, en los últimos años se han dado importantes pasos en dirección a conseguir una mejora en este aspecto, que repercute positivamente en aspectos económicos, reducción de tiempos de ejecución, seguridad laboral o disminución de la contaminación.

Entre las medidas que se han tomado se encuentran la aplicación de nuevas tecnologías, de las que hablaremos más adelante en el artículo, o la industrialización de la construcción, en la que nos centraremos a continuación.

Pero, ¿qué entendemos por construcción industrializada? La podemos definir como aquella en la que un tanto por ciento alto de las tareas que se ejecutan en un proyecto se anticipan a la obra, lo que difiere enormemente de la ejecución in situ en la que es en el propio emplazamiento de la obra donde se realizan la mayor parte de las labores.

Asimismo, la industrialización de la construcción se realiza en entornos automatizados y controlados por lo que es posible realizar elementos con mejores características que repercutirá en mejorar su respuesta frente a las acciones a las que estará sometido, o reducir la cantidad de gases contaminantes que se generan en su producción.

En definitiva, el futuro debe estar ligado a la innovación y a su aumento de la productividad en busca de ser más competitivo, y esto vendrá de la mano de la industrialización y la aplicación de las nuevas tecnologías.

Las nuevas tecnologías en la ingeniería civil

La revolución que estamos viviendo con la entrada de nuevas tecnologías está suponiendo un cambio radical en muchas de las acciones que realizamos en nuestro día a día. Rara es la semana en la que no leemos en los medios una noticia sobre un material con unas características increíbles o la nueva aplicación de una tecnología.

Tal y como hemos comentado anteriormente, la aplicación de las nuevas tecnologías pretende dar un salto cualitativo y cuantitativo de la productividad en el sector de la construcción. A continuación haremos un repaso de las tecnologías más importantes que aspiran a cambiar la ingeniería civil:

• Building Information Modeling

La metodología BIM está revolucionando el desarrollo de los proyectos constructivos como ya ocurrió con la entrada de los programas informáticos de diseño asistido por ordenador (CAD), siendo ya obligatorio en proyectos con administraciones públicas en muchos países.

Las múltiples ventajas de su uso está generando un efecto bola de nieve en cuanto a su implantación en las empresas del sector AECO, que están viendo la diferencia competitiva que se origina entre las compañias que la han implantado y las que no.

Por todo ello, y viendo que cada vez son más los países que obligan a usarlo en proyectos de obra pública, se puede afirmar que en los próximos años su uso estará tan generalizado como actualmente lo están los software CAD. Una buena opción para formarse es el Máster en cálculo de estructuras .

• Impresión 3D

El uso de impresoras 3D en construcción aún no está muy extendido, pero son varios los proyectos de grandes dimensiones en las que se han utilizado como es el caso del puente de hormigón impreso más largo del mundo construido en china en tan solo unos días.

Sin embargo, el puente chino se queda en nada frente al plan de una firma de diseño que este verano pretende construir un barrio al completo por medio de impresoras 3D, asegurando que serán capaces de construir una vivienda en tan solo 24 horas.

Por lo tanto, aunque aún queda mucho para que esta tecnología alcance su máximo potencial, ya se están viendo su enormes aplicaciones en el sector.

• Big Data

La exorbitante cantidad de datos que generamos cada día en la era actual obliga a que aparezcan herramientas que sean capaces de recopilar y analizar toda esta información, que posteriormente será utilizada para diferentes propósitos.

En cuanto a su uso en la ingeniería civil, existen múltiples aplicaciones que ya se están utilizando como en el caso de la gestión de puertos y aeropuertos o en el análisis y gestión del tráfico y la seguridad vial.

Un ejemplo de la aplicación del Big Data lo encontramos en el proyecto de la profesora del MIT Carolina Osorio, que por medio de un algoritmo recoge la información recogida por cámaras y sensores para modificar la frecuencia de los semáforos en función del tráfico, reduciendo un 20% los atascos.

• Carreteras inteligentes

El avance que han sufrido las carreteras en el último siglo ha sido muy reducido, limitándose al uso de nuevos materiales con mejores prestaciones. Sin embargo, esto está a punto de cambiar por completo.

Tecnologías como el Big Data, la red 5G, el internet de las cosas o la conducción autónoma están a la orden del día y pretenden revolucionar el transporte por carretera tal y como las conocemos, ayudando a reducir los accidentes y a mejorar el transporte.

En este sentido, Suecia quiere tomar la delantera construyendo la primera carretera eléctrica del mundo que será capaz de cargar los vehículos eléctricos que circulen por ella de forma inalámbrica.

• Smart cities

La tendencia actual es la concentración de la población en las grandes urbes de los países, en las que según los estudios se prevé que habite el 70% la población mundial. Por ello, es necesario la transformación de las ciudades tal y como las conocemos ahora para su sostenibilidad.

Y en busca de dar respuesta a estos problemas han aparecido las Smart Cities, ciudades que incorporan nuevas tecnologías como el Big Data o el Internet de las Cosas para mejorar su eficiencia energética, una mejora en el transporte público, la comunicación con los ciudadanos o el mantenimiento de las infraestructuras.

En definitiva, el presente y el futuro de la ingeniería civil está ligado a los avances tecnológicos, y desde el sector se deberá hacer una fuerte apuesta para su pronta aplicación para mantener la competitividad.

Impactos medioambientales de las infraestructuras: ¿cómo podemos reducirlos?

El consumo energético es un tema candente que cada vez preocupa a más personas. Por ello, desde todos los ámbitos de la sociedad están creciendo las voces que ven necesario un cambio en el actual modelo en busca de reducir el consumo de recursos fósiles.

Según las últimas cifras ofrecidas por el Banco Mundial la industria de la construcción, en el que la ingeniería civil realiza la mayor parte de sus actividades, es la responsable del 20% de las emisiones de dióxido de carbono (CO2) a la atmósfera teniendo en cuenta únicamente la quema de combustible.

Sin embargo, si incluimos todos los trabajos realizados desde el inicio de la obra hasta su demolición, incluyendo el consumo energético durante su vida útil, esta cifra puede ascender hasta el 40%.

En vista de estos números, ya se están tomando medidas para reducir el impacto que supone en el medio ambiente, como el uso de materiales sostenibles, la construcción de edificios energéticamente sostenibles, la industrialización de la construcción que vimos anteriormente o la aplicación de nuevas tecnologías.

Respecto al uso de materiales para una construcción sostenible, siempre que las características de nuestro proyecto nos lo permita, podemos elegir materiales más respetuosos con el medioambiente, como la madera, las pinturas naturales o aislantes como las fibras de celulosa de papel reciclado.

No obstante, si hay un material que caracteriza a la obra civil es el hormigón, debido a sus características y su bajo coste en comparación con el acero. En su fabricación es inevitable generar un impacto ambiental debido a los procesos que se llevan a cabo en su elaboración, pero en los últimos años se ha reducido la contaminación generada.

En el post sobre hormigones sostenibles utilizados en construcción hablamos de algunos tipos de hormigones que ayudaban a reducir su impacto ambiental, como el caso del hormigón reciclado, en el que parte de los áridos utilizados provienen de residuos de construcción o el hormigón fotocatalítico, que gracias a la adición de nanopartículas de óxido de titanio es capaz de descontaminar la zona cercana al edificio.

Además de la tendencia de utilizar materiales más respetuosos con el medio ambiente, en edificación cada vez son más los edificios que se construyen bajo estándares como Passivhaus o los edificios nZEB (nearly Zero Energy Building) cuyo consumo energético es casi nulo.

Este tipo de edificaciones generan su propia energía a partir de tecnologías renovables y, adicionalmente, incorporan medidas tecnológicas que permiten alcanzar una alta eficiencia energética. Para conseguirlo se tendrá en cuenta la orientación del edificio o la creación de una ventilación natural que junto con un gran aislamiento térmico minimiza la necesidad de calefacción o aire acondicionado.

Por último es necesario hablar de la contaminación que se genera en la extracción, transporte, fabricación y puesta en obra de los materiales, que suponen un tanto por ciento importante de los impactos ambientales de un proyecto constructivo.

Aunque en la realización de estas operaciones en inevitable la contaminación, mediante un buen estudio del impacto ambiental se pueden estudiar medidas para impedir o reducir estos efectos.

En definitiva, la industria de la construcción debe seguir la tendencia actual que lucha para reducir la contaminación, y para ello será necesario tanto el uso de materiales más sostenibles, el uso de energía limpias y nuevos métodos constructivos que hagan que el sector disminuya su aportación en los impactos medioambientales.

La formación en los ingenieros civiles

Para acabar con este repaso sobre los retos a los que se enfrenta la ingeniería civil en los próximos años, nos vamos a centrar en la parte más importante: sus profesionales.

La formación en ingeniería civil ha ido evolucionando desde que se creara en 1747 la École Nationale des ponts et chaussées de París, considerada la primera escuela de ingenieros civiles más antigua del mundo.

En el tiempo transcurrido son múltiples los cambios que ha sufrido la profesión, desde la entrada de nuevos materiales como el hormigón armado, a la aparición de los programas informáticos que facilitan los cálculos o el diseño de las infraestructuras.

Por ello, los profesionales han tenido que ir evolucionando y añadiendo conocimientos para mantenerse actualizados en un oficio en el que no estar al día puede suponer graves consecuencias.

En los últimos años esta evolución ha sido más notable debido a la aparición de un sinfín de nuevas tecnologías que pueden ser aplicadas a la construcción, mejorando notablemente las infraestructuras, reduciendo los costes o facilitando su mantenimiento y a nuevas formas de gestionar los proyectos de ingeniería con el Máster BIM aplicado a la Ingeniería Civil  lo podrás comprobar de primera mano.

Por consiguiente, los ingenieros civiles no deben dejar de mejorar sus conocimientos durante su vida laboral, y para ello la mejor forma es optar por la formación en línea debido a las facilidades que proporciona.

La opción de poder formarte con cursos de una temática muy específica que te ayudará en tu desarrollo profesional, la ventaja que supone adaptar los horarios a tus necesidades o la ausencia de desplazamientos que supone la pérdida de un tiempo muy valioso ha hecho que el e-learning sea una de las opciones preferenciales de los ingenieros para su formación.

Artículo de Structuralia

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